L’azione muscolare durante la respirazione.

La chinesiologia della respirazione è complessa, ed include diversi muscoli ed interazioni fra muscoli, che coinvolge tutto lo scheletro assile. Questo sistema inoltre, deve poter controllare diverse intensità di emissione/immissione di aria, come ad esempio durante queste azioni: parlare, cantare, gridare, respirare durante l’attività fisica ecc.

Come se non bastasse, i muscoli della respirazione sono coinvolti nel controllo della postura, del movimento, della stabilità della regione cervico-craniale, cervico-dorsale e indirettamente, degli arti superiori ed inferiori.  Una riduzione di forza e “vitalità” di questi muscoli, influisce negativamente su molte attività.

La respirazione va allenata.

Come gli altri muscoli, anche quelli della respirazione, possono andare in contro a spasmi, contratture, retrazioni ecc, ma è anche possibile migliorarne sia la mobilità che la forza. Alcune ricerche hanno dimostrato che il più importante muscolo della respirazione, il diaframma, può migliorare la forza, attraverso la somministrazione di un appropriato esercizio fisico di resistenza, anche in persone tra i 60 e gli 80 anni. Questo è sicuramente un aspetto molto importante, poiché diverse problematiche, nell’anziano, hanno come causa comune, una diminuita funzione e capacità respiratoria, dovuta sia alla perdita di forza dei muscoli della respirazione (diaframma in particolare), sia alla diminuita mobilità costo-vertebrale.

I muscoli che incrementano il volume intratoracico sono i muscoli con funzione inspiratoria, quelli che lo riducono, sono quelli con funzione espiratoria.

A questo punto è necessario fare una distinzione sulla base delle funzioni, ovvero tra i muscoli primari della respirazione, quelli utilizzati per una respirazione NON forzata, e quelli utilizzati per una respirazione forzata. 

I muscoli utilizzati per la respirazione non forzata, ovvero quella a riposo, sono il diaframma, i muscoli scaleni e i muscoli intercostali. Hanno una fase positiva (“azione”) ed una negativa (“riposo”), e la loro maggiore attivazione, dipende dall’intensità dello sforzo.

Anatomia del diaframma.

Il muscolo diaframma è fatto a forma di cupola, sottile, formato da una porzione muscolare ed una tendinea. Questo muscolo, convesso nella sua faccia superiore, separa la cavità toracica da quella addominale, di cui la faccia inferiore, concava, ne fa da “tetto”. E’ innervato dal nervo frenico, di derivazione cervicale (C3-C5) e la sua azione prevede una discesa verso il basso durante l’inspirazione, che favorisce un aumento del diametro verticale del torace. La discesa del diaframma si oppone all’azione dell’addome, che a sua volta stabilizza la posizione della cupola diaframmatica, con un conseguente aumento della pressione addominale. Una maggior contrazione del diaframma può elevare le ultime coste (XI-XII).

Il muscolo diaframma è il più importante muscolo inspiratorio, assalendo dal 60% all’80 % del lavoro durante il processo respiratorio. Incrementa il volume intratoracico in tutti e 3 i diametri, verticale, medio-laterale ed antero-posteriore. Un’elevata contrazione del muscolo diaframma produce una diminuzione della pressione intratoracica.

Il diaframma è il primo muscolo attivato dal sistema nervoso, durante la fase inspiratoria.

Recenti studi hanno dimostrato inoltre, che il diaframma svolge un ruolo molto importante nella postura e nella stabilizzazione. Questo dipende dalle inserzioni del muscolo sullo scheletro assile, unito alla capacità di incrementare la pressione intra-addominale. L’attivazione delle fibre più caudali, dona un supporto meccanico nella zona lombare. Una debolezza o una funzione alterata del muscolo diaframma, può essere tra le cause di problemi meccanici, rigidità e dolori al rachide lombare (lombalgia).

I muscoli scaleni anteriori, medi e posteriori, aumentano il volume del torace elevando le coste e lo sterno, e sono innervati rami anteriori delle radici da C3 a C7, mentre gli scaleni si attivano durante ogni inspirazione.

I muscoli intercostali (interni ed esterni),  con le loro fibre para-sternali, aumentano il volume intratoracico elevando le coste.

L’azione della muscolatura.

Durante l’inspirazione, gli intercostali stabilizzano lo spazio intercostale. Gli intercostali esterni, più superficiali, sono 11 per lato, si inseriscono dal bordo inferiore della costa, a quello superiore , della costa sottostante. Le fibre hanno direzione obliqua tra le coste in direzione caudale e mediale. Gli intercostali interni sono più profondi, sono sempre 11 per lato ed occupano lo stazione intercostale similmente agli intercostali esterni. La maggior differenza è che le fibre degli intercostali interni lavorano perpendicolarmente a quelle degli intercostali esterni. Esistono poi gli intercostali intimi, ancora più profondi e meno sviluppati degli altri. Le loro fibre “corrono” parallelamente ed in profondità rispetto a quelli interni e sono posizionate vicino all’angolo costale, probabilmente tra 1 o 2 spazi intercostali. L’innervazione di questi muscoli è di pertinenza dei nevi intercostali (T2-T12).

L’azione specifica dei muscoli intercostali durante la respirazione, non è ancora completamente compresa, convenzionalmente si dice che gli intercostali esterni guidino l’espirazione, mentre gli interni, l’espirazione forzata.

Oltre alla funzione respiratoria, i muscoli intercostali, hanno anche un ruolo nella rotazione del busto, come gli addominali obliqui: gli esterni favoriscono la rotazione controlaterale, mentre gli interni, quella ipsilaterale. Questa loro funzione però non è attualmente certificata scientificamente.

Un’altra importante funzione, certificata, è la stabilizzazione della gabbia toracica.

L’azione di “splintaggio” sulle coste, in collaborazione con i muscoli scaleni, previene il “risucchio” della parete toracica dovuto alla riduzione della pressione intratoracica causata dalla contrazione del diaframma.

La respirazione forzata.

Una inspirazione forzata richiede un’assistenza da parte di altri muscoli, denominati muscoli accessori della respirazione. Questi muscoli sono generalmente utilizzati, nelle persone sane, per incrementare il volume di aria inspirata, utile ad esempio durante  uno sforzo fisico.  Possono anche “entrare in azione” in persone con una diminuita funzionalità di uno o più muscoli primari della respirazione, come ad esempio una ipo-funzionalità del muscolo diaframma.

Tra i muscoli accessori delle respirazione abbiamo:

• il dentato posteriore superiore;
• il dentato posteriore inferiore;
• l’elevatore delle coste;
• lo sternocleidomastoideo (SCOM);
• il gran dorsale;
• il piccolo pettorale;
• l’ileo-costale e l’erettore spinale;
• il grande pettorale (in particolare modo la sua porzione sternocostale);
• il quadrato dei lombi.

L’azione di espirazione.

L’espirazione a riposo è un’azione passiva, dovuta principalmente al ritorno elastico del torace, dei polmoni e al rilassamento del diaframma. Durante l’espirazione forzata, la contrazione attiva dei muscoli riduce il volume intratoracico. Tra i muscoli dell’espirazione forzata troviamo i 4 muscoli addominali, il triangolare dello sterno e le fibre interossee degli intercostali interni.

I muscoli addominali includono il retto dell’addome, gli obliqui interni ed esterni ed il trasverso dell’addome. La contrazione di questi muscoli ha un effetto sia diretto che indiretto, sull’espirazione forzata. Come azione diretta, la contrazione degli addominali flette il torace e deprime coste e sterno, riducendo il volume intra-toracico, come durante un’espirazione vigorosa ai limiti della riserva di volume. Indirettamente, la contrazione del trasverso dell’addome aumenta la pressione addominale e comprime i visceri (es. manovra di Valsalva).

La contrazione dei muscoli addominali, definiti espiratori, migliora anche, indirettamente, l’inspirazione: quando il diaframma è forzato nella massima espirazione, è come se venisse allungato fino ad un punto ottimale di tensione, che gli permetterà  di essere più pronto per l’inizio di un nuovo ciclo respiratorio.

Il muscolo triangolare dello sterno, è anch’esso un muscolo per l’espirazione forzata, situato nella parte interna del torace. L’attivazione neurale di questo muscolo è sincronizzata con gli addominali e le fibre interossee degli intercostali, durante l’espirazione forzata.

La ventilazione produce la pressione intratoracica necessaria per far si che il flusso d’aria entra ed esca dai polmoni, permettendo lo scambio di ossigeno e anidride carbonica all’interno dei polmoni. Questo processo favorisce la respirazione cellulare, che insieme ad altri processi, mette a disposizione energia per il movimento.

Le Leggi di Boyle.

Le fasi della respirazione seguono la legge di Boyle, il cambiamento del volume intratoracico, ha un rapporto inverso rispetto alla pressione intratoracica contenuta.

La tensione passiva sviluppata nel tessuto connettivo, nei muscoli, nei legamenti ecc.., ha un ruolo importante nella respirazione, e soprattutto nell’espirazione. Una volta allungato dopo l’inspirazione, il tessuto connettivo ha un ritorno elastico che aiuta l’espulsione dell’aria dai polmoni.

Una patologia, un trauma, la sedentarietà e l’avanzare dell’età, possono influire negativamente sulla meccanica respiratoria!

Un’ipertonicità dei muscoli addominali può provocare un incremento importante della pressione intra-addominale, che farà resistenza alla naturale discesa del diaframma nella fase inspiratoria.  Questo produrrà una ridotta capacità vitale e probabilmente limiterà la resistenza fisica della persona, soprattutto in attività aerobiche.

Anche le scoliosi, le spondiliti anchilosanti o le cifosi dorsali molto accentuate, creano una resistenza meccanica, all’espansione toracica, riducendone la capacità vitale. Questo porterà ad una difficoltà nel mantenere alti livelli di attività aerobica. In queste situazioni, quando possibile, inserire appropriati esercizi posturali, che includano anche esercizi di respirazione, può essere molto utile, sempre rispettando i limiti “imposti” dalla patologia primaria.